吳彩霞,張洪榮

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州730020)

鉛是一種慢性和蓄積性毒物,能侵犯人的造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟,引起貧血、腦病變和腎病變[1-3]。它可以通過(guò)水體、土壤、空氣向生物體轉(zhuǎn)移,造成全世界各種植物性食物中均有鉛的存在。鉛通過(guò)空氣和食物鏈進(jìn)入人類(lèi)和動(dòng)物體內(nèi),對(duì)生命安全構(gòu)成威脅[4-5]。鉛也可以影響植物的生長(zhǎng),使根量減少,根冠膨大變黑、腐爛,影響?zhàn)B分吸收,導(dǎo)致地上部分生物量下降[6]。但部分(如草木樨Melilotusof f icinalis)耐鉛植物,在高鉛環(huán)境下能正常生長(zhǎng),可作為鉛污染土壤的生態(tài)修復(fù)植物[7]。為方便學(xué)者進(jìn)行鉛污染方面的研究,簡(jiǎn)潔、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)植物、土壤、食品等物質(zhì)中鉛含量非常必要。目前,鉛的測(cè)定方法有火焰原子吸收法、二硫腙比色法和石墨爐原子吸收法。由于植物中鉛的含量較低,比色法和火焰原子吸收法測(cè)定結(jié)果的誤差較大,而石墨爐原子吸收光譜法具有較高的靈敏度。植物樣品的前處理方法多采用干灰化[2,8-9]和濕法消化[3,10],操作繁瑣、費(fèi)時(shí),樣品消解不完全。也有學(xué)者采用 HNO3或HNO3-H2O2酸體系微波消解法處理水產(chǎn)品[11]、酵母[12]和醬菜[4]等樣品,但用上述酸體系微波消解植物樣品,消解不理想;還有學(xué)者使用HNO3-HClO4體系[13-15]消解植物樣品,消解效果好,但由于HClO4體系易發(fā)生爆炸,一些公司生產(chǎn)的微波消解爐嚴(yán)禁使用該體系,如美國(guó)CEM公司生產(chǎn)的MARS240/50微波消解爐。研究探討了微波消解石墨爐法測(cè)定植物中鉛的樣品處理酸的體系、酸的用量以及石墨爐的最佳工作條件,為微波消解石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定植物中的鉛提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 主要儀器 MARS240/50微波消解爐(美國(guó)CEM公司);Thermo M系列原子吸收分光光度計(jì),GF95Z石墨爐,FS95自動(dòng)進(jìn)樣器(美國(guó)熱電公司)。石墨管(高溫涂層),MILLIPORE超純水器。

1.2 主要藥品和試劑 硝酸(HNO3,優(yōu)級(jí)純),氫氟酸(HF,優(yōu)級(jí)純),硝酸鉛(光譜純),磷酸(光譜純),20 g/L的磷酸溶液。

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:準(zhǔn)確稱(chēng)取在105℃烘箱中烘至恒質(zhì)量的硝酸鉛(光譜純)1.598 5 g置于300 mL廣口燒杯中,加入5 mL硝酸(優(yōu)級(jí)純)和超純水溶解后,轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中定容至刻度,搖勻,此標(biāo)準(zhǔn)溶液中含鉛1 000 μ g/mL。水為超純水(電阻率18.2 MΩ·cm以上)。

1.3實(shí)驗(yàn)處理

1.3.1 酸體系、用量 用了4種酸體系:①HNO3,②HNO3-H2O2,③HNO3-HF,④HNO3-H2O2-HF,13種組合方式進(jìn)行消化試驗(yàn)(見(jiàn)表1)。

1.3.2 微波消解功率、溫度和時(shí)間 實(shí)驗(yàn)采用了600 W和1 200 W的微波消解功率,不同的溫度,升溫時(shí)間和控制溫度保持時(shí)間組合處理樣品。

1.3.3 基體改進(jìn)劑及用量的選擇 在30 μ g/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣量20 μ L不變的前提下,實(shí)驗(yàn)采用了不同加入量的H3PO4和NH4H2PO4基體改進(jìn)劑。

1.4 待測(cè)液制備 稱(chēng)取約0.300 0 g樣品置于消化管中,依次加入1 mL HF、3 mL H2O2和5 mL HNO3,蓋上內(nèi)蓋,并旋緊外蓋,于微波消解爐內(nèi)600 W 消解15 min冷卻,轉(zhuǎn)入400 mL聚四氟廣口燒杯中于120℃電熱板上加熱,燒杯中液體約為2 mL時(shí),再加入約5 mL超純水,加熱使可溶性鹽溶解,冷卻轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容,搖勻,并迅速移至塑料瓶中保存。

1.5 回收率實(shí)驗(yàn) 分別稱(chēng)取3份同一植物樣品,其中1份作參照,另2份分別加入不同量的鉛,按照樣品待測(cè)液制備方法制備待測(cè)液,用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定待測(cè)液中Pb濃度,根據(jù)加入Pb的量計(jì)算回收率。

2 結(jié)果

2.1 微波消解條件

2.1.1 酸體系及用量 不同酸體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,僅HNO3和HNO3-H2O22種酸體系消解植物樣品消化液混濁;而HNO3-HF和HNO3-H2O2-HF 2種酸體系,消化液清澈透明,不混濁,因此可以使用 HNO3-HF或 HNO3-H2O2-HF體系消解植物樣品(表1)。在使用HNO3-HF酸體系時(shí),需要驅(qū)除氮氧化物后再轉(zhuǎn)移定容,而HNO3-H2O2-HF酸體系則不需要此步驟,更加省時(shí)方便,故本法選用 HNO3-H2O2-HF體系。

0.3000g 樣品,不同用量的 HNO3、H2O2和HF的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1,可以看出,最佳酸用量為5 mL HNO3-3 mL H2O2-1 mL HF,消解完全,消化液清澈透明不混濁,而且用量小。

表1 酸體系及用量

2.1.2 消解功率、溫度、時(shí)間 0.300 0 g樣品,HNO3-H2O2-HF消解體系,微波消解爐設(shè)定不同功率、溫度和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,可以看出方法2-4均可將樣品消解澄清,因微波消解儀的額定功率為1 200 W,消化管能承受的溫度約為220℃,為延長(zhǎng)消化管使用壽命及儀器安全運(yùn)行,故選擇方法2,即微波消解爐的功率為600 W、溫度為180℃,時(shí)間為15 min,該條件下消化完全,消化液透明無(wú)殘?jiān)?/p>

2.2 原子吸收分光光度計(jì)的工作條件

2.2.1 光譜儀工作條件 波長(zhǎng)283.3 nm,燈電流7.5mA,光譜通帶1.0nm,氬氣(Ar)作保護(hù)氣,氘燈扣除背景。

表2 微波消解功率、溫度和時(shí)間

2.2.2 石墨爐工作條件的選擇 鉛是易揮發(fā)性元素,溫度高于450～500℃易損失,加入 H3PO4做固定劑,用20 μ g/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)試,可提高灰化溫度至900℃,原子化溫度為1 400℃,樣品溶液進(jìn)樣量為 20 μ L,基體改進(jìn)劑H3PO4溶液(20 g/L)加入量為5 μ L。吸光度值最高且穩(wěn)定。石墨爐工作條件見(jiàn)表3。

2.2.3 基體改進(jìn)劑及其用量的選擇 在30 μ g/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣量20 μ L不變的前提下,試驗(yàn)了H3PO4和 NH4H2PO4的加入量,實(shí)驗(yàn)表明H3PO4加入量為 2 μ L,NH4H2PO4加入量 1 μ L和 H3PO4加入量為 5 μ L,NH4H2PO4加入量2 μ L時(shí),測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定,精密度高(表4)。本研究選用H3PO4作為基體改進(jìn)劑,加入量為5 μ L。

表3 石墨爐工作條件

表4 基體改進(jìn)劑及用量的選擇

2.3工作曲線、精密度和檢出限 測(cè)定0、10、20 、30、40 、50 μ g/L 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液 ,得線性回歸方程A=0.011 63 C+0.025 9(r=0.993 8,P＜0.01)。

式中:A為吸光度值;C為 Pb2+的濃度(μ g/L)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液各測(cè)定6次,其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為:5.6%、4.1%、2.2%、1.8%、2.8%、1.2%,對(duì)試劑空白測(cè)定24次,測(cè)得檢出限為0.068 4 mg/kg(n=24)。

2.4 樣品測(cè)定結(jié)果和回收率 在2份植物樣品中分別加入不同量的鉛,進(jìn)行回收率試驗(yàn),測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 樣品測(cè)定結(jié)果和回收率

3 結(jié)論

3.1 HNO3-H2O2-HF體系微波消解植物樣品效果優(yōu)于 HNO3、HNO3-H2O2和HNO3-HF體系,最佳酸用量為 5 mL HNO3、3 mL H2O2、1 mL HF,180℃微波消解15 min,消解完全,消化液清澈透明不混濁。

3.2 H3PO4溶液做基體改進(jìn)劑,在石墨爐灰化溫度為900℃,原子化溫度為1 400℃的條件下,測(cè)定植物中鉛 。對(duì) 0、10、20、30、40、50 μ g/L 系列Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定6次,其線性回歸方程 A=0.011 63 C+0.025 9(R2=0.987 6,P＜0.001)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.2%～5.6%,對(duì)試劑空白測(cè)定24次,測(cè)得檢出限為0.068 4 mg/kg,樣品加標(biāo)回收率為95.81%～100.09%。上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明采用實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定植物中的鉛,方法選擇性良好,精密度和準(zhǔn)確度高且簡(jiǎn)便、快速。

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